Somatic - Data Glove pour le monde réel : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Aimants cylindriques en néodyme de 4 mm de diamètreAimants cylindriques en néodyme de 4 mm de diamètreLe Somatic est un clavier et une souris portables confortables, sans obstruction et prêts à être portés toute la journée. Il est doté de tout le matériel nécessaire pour traduire les signes et les mouvements de la main en actions, comme la composante somatique d'un sort dans Dungeons and Dragons.

Pour obtenir les fichiers de conception, le code et les utilitaires les plus récents, visitez la page du projet sur GitHub.

Chaque articulation a un capteur Hall et le premier segment de chaque doigt a un aimant. La flexion d'un doigt fait pivoter son aimant hors de sa position, permettant au Somatic de cartographier votre main.

Une IMU EM7180SFP près du pouce fournit un suivi à 9 degrés. Finalement, cela vous permettra de déplacer le curseur de la souris en le pointant et de taper des lettres en les dessinant dans les airs.

Le Somatic est encore un projet à un stade précoce et sera une construction difficile pour les fabricants expérimentés.

Les priorités du projet Somatic sont:

• Contrôlez n'importe quel ordinateur portable avec un affichage tête haute
• Prêt à l'emploi toute la journée, instantanément, sans Internet
• Ne cause pas de fatigue et n'interfère pas avec d'autres tâches
• Assez rapide pour faire une recherche rapide en moins de 10 secondes

Le Somatic ne:

• Reproduisez votre main dans l'espace 3D
• Vous permet de taper sur un clavier virtuel
• Utilisez n'importe quel service cloud

Le projet Somatic est sous licence MIT, copyright 2019 Zack Freedman et Voidstar Lab.

Merci à Alex Glow pour la modélisation du Somatic !

Fournitures

• 4x harnais JST à trois fils
• 4x capteurs à effet Hall A3144
• Au moins 4 aimants cylindriques en néodyme de 10 mm x 4 mm
• Une paire de demi-gants d'haltérophile
• Paracorde 1/8"
• Gaine thermorétractable 1/8" ou 3/16"
• Filament PLA ou PETG
• Filament TPU
• 4x vis 6mm M2.5
• 4 vis M2.5 de 8 mm
• 8x écrous M2.5
• 1x 303040 batterie Li-Ion
• Composants électroniques (voir schéma dans le référentiel)
• Stripboard
• Souder
• Fil toronné, de préférence isolé au silicone et flexible
• Fil de bus, pour la construction de circuits de stripboard
• Recommandé: Main de mannequin

Vous devez avoir accès à une imprimante pouvant imprimer à la fois un matériau rigide comme le PLA et un matériau souple comme le TPU.

Étape 1: Étape 1: Construire les capteurs à effet Hall

Clonez ou téléchargez le repo Somatic GitHub et chargez votre imprimante 3D avec du filament rigide.

Imprimer:

• 4x Hall Holder.stl
• 4x Hall Cover.stl

Clipsez les fils d'un capteur A3144 à environ 3 mm.

Insérez-le dans un connecteur de faisceau JST, comme indiqué ci-dessus. Notez l'orientation du capteur et du connecteur.

Enfilez le harnais à travers un support Hall comme illustré. Le connecteur et le capteur doivent toucher le fond et être entièrement encastrés dans le support Hall.

Coupez une section de paracorde à peu près de la même longueur que le fil du harnais JST. Retirez ses ficelles intérieures et glissez la paracorde « éviscérée » sur le fil.

Coupez un morceau de gaine thermorétractable d'environ 10 mm de long et enfilez-le tout le long du fil, presque tout le long dans le support Hall. Rétrécissez-le pour qu'il scelle les fibres de la paracorde et poussez-le dans le support de salle. Il doit être bien ajusté.

Coupez un autre morceau de thermorétractable d'environ 10 mm de long et utilisez-le pour sceller l'autre extrémité de la paracorde, en laissant environ 20 mm de fil dénudé. La paracorde regroupée protégera les fils sans restreindre vos mouvements.

Poussez un couvercle Hall sur le support Hall pour sceller le capteur et le connecteur à l'intérieur. La friction devrait le maintenir en place, mais vous devrez peut-être appliquer un peu de colle.

Répétez trois fois de plus pour créer votre ensemble de capteurs à effet Hall.

Étape 2: Étape 2: Construire l'IMU

En utilisant du filament rigide, imprimez:

• 1x support IMU.stl
• 1x IMU Cover.stl

Souder les fils aux plots VCC, SDA et SCL du module EM7180SFP. Soudez un autre fil à GND, en le reliant au plot SA0. Le pad Host_Int n'est pas utilisé. Je recommande fortement de coder les fils par couleur pour éviter toute confusion plus tard.

Comme les capteurs à effet Hall, insérez l'ensemble IMU dans le support IMU, enfoncez-le, gainez les fils avec un paracord éviscéré et appliquez un thermorétractable.

Pressez ou collez le couvercle de l'IMU sur l'ensemble du support de l'IMU.

Étape 3: Étape 3: Assembler les aimants et monter les éléments de gant

En utilisant un filament rigide, imprimez quatre porte-aimants au total. Les tailles nécessaires (court, moyen et grand) dépendront de la taille de votre gant - essayez d'utiliser le support magnétique le plus long sur chaque doigt qui s'adaptera entre votre articulation et l'extrémité du gant.

Les supports magnétiques n'ont pas besoin de matériel de support.

N'insérez pas encore d'aimants dans les porte-aimants !

Mettez le gant gauche sur votre main. Le bon gant n'est pas utilisé dans ce projet.

En déplaçant doigt par doigt, placez un ensemble capteur à effet Hall et un support magnétique et marquez leurs positions.

• Le capteur et le support magnétique doivent presque se toucher lorsque votre main est aussi ouverte que possible.
• Ni le capteur ni le support magnétique ne doivent être sur votre articulation lorsque vous serrez le poing.
• Il est plus important que le capteur et le support magnétique ne soient pas sur votre articulation, qu'ils ne soient proches l'un de l'autre.

Marquez une position pour l'IMU au-dessus de votre pouce.

Retirez le gant et mettez-le sur la main de votre mannequin si vous en avez un. N'APPLIQUEZ PAS DE COLLE SUR QUELQUE CHOSE QUE VOUS PORTEZ !

Appliquez de la colle de contact au bas de chaque support magnétique, ensemble de capteur à effet Hall et ensemble IMU. Appliquer de la colle de contact sur les zones marquées du gant. Laissez l'adhésif se mettre en place et assemblez votre gant. Prévoyez suffisamment de temps pour que la colle durcisse.

Je recommande fortement d'utiliser de la colle contact. C'est le seul adhésif que j'ai utilisé qui lie fortement le PLA au tissu et au cuir.

Étape 4: Étape 4: Assembler l'électronique

À l'aide d'un filament rigide, imprimez Body.stl. Cela nécessite du matériel de support.

Mettre en œuvre le circuit spécifié dans le schéma. J'aimerais pouvoir fournir de meilleurs conseils pour cette étape, mais je n'ai pas trouvé de bon utilitaire pour schématiser les circuits de stripboard. À un moment donné, je le remplacerai par un PCB personnalisé.

Vous aurez besoin de construire la carte principale sur un morceau de panneau perforé de 36 mm x 46 mm, avec une découpe pour le Teensy. Ce sera un ajustement serré.

Le moteur vibrant et son circuit de commande s'insèrent dans le compartiment gauche, et le Bluetooth Mate s'insère dans le compartiment droit. Tous les autres composants - le Teensy, la batterie, le contrôleur de charge et d'autres appareils électroniques - s'insèrent dans le compartiment central.

Une fois que vous avez confirmé l'ajustement, soudez les capteurs Hall et l'IMU sur la carte.

Testez soigneusement tous les composants électroniques avant de continuer !

Étape 5: Étape 5: Assemblage final

En utilisant du filament rigide, imprimez:

• 1x plaque signalétique.stl
• 2x Plaque cosmétique.stl
• 1x plaque supérieure.stl
• 1x interrupteur d'alimentation

Aucune de ces pièces ne nécessite de matériaux de support.

À l'aide d'un filament flexible, imprimez:

• 1x boucle sangle.stl
• 1x sangle trouée.stl
• 1x Boucle Brother.stl

Les composants de la sangle ont besoin de matériel de support. Ce n'est pas grave si leur retrait laisse des surfaces mouillées - les zones prises en charge sont cachées à l'intérieur du corps du bracelet.

Insérez un écrou de 2,5 mm dans chacune des quatre poches autour du compartiment central. Appliquez une petite quantité de colle de contact sur chaque écrou pour l'empêcher de tomber.

Assembler le gant:

1. Utilisez Zap-a-Gap ou une autre colle cyanoacrylate de haute qualité pour monter la plaque signalétique et les plaques cosmétiques sur la plaque supérieure. Laissez la colle durcir.
2. Placez l'interrupteur d'alimentation sur l'interrupteur SPDT.
3. Montez la plaque supérieure. Il devrait s'enclencher. Prenez soin de guider les fils des capteurs Hall et IMU dans leurs canaux et évitez qu'ils ne soient croisés ou pincés.
4. Installez quatre vis M2.5 de 6 mm dans les quatre trous autour de la plaque signalétique. Ils devraient s'accoupler avec les écrous que vous avez installés plus tôt.
5. Enfilez la boucle sur la sangle à boucle.
6. Insérez les éléments de la sangle dans les encoches sur les côtés de l'assemblage du bracelet. Utilisez les vis et les écrous restants pour les fixer. Le côté gauche est plus épais que le côté droit et nécessite des vis plus longues de 8 mm.
7. Votre gant Somatic est terminé !

Étape 6: Quelle est la prochaine étape ?

Le projet Somatic est un travail en cours. L'objectif est d'acquérir des échantillons de chaque lettre, afin qu'un modèle TensorFlow Lite exécuté localement sur le gant puisse détecter l'écriture manuscrite. C'est encore loin, mais vous pouvez installer le micrologiciel fourni pour diffuser les données vers un ordinateur via Bluetooth ou USB.

L'utilitaire d'entraînement est entièrement fonctionnel et permet d'acquérir rapidement de nombreux gestes de test. Bientôt, j'ajouterai la possibilité d'entraîner un réseau de neurones en fonction des données collectées et de transmettre le modèle au gant.

Merci d'avoir suivi ! J'ai hâte de voir où vous prendrez le projet Somatic.